AO工藝通常是在常規的好氧活性汙泥法處理係統前，增加一段缺氧生物處理過程（chéng）。在好氧段，好氧微生物氧化分解汙水中（zhōng）的BOD5，同時進行（háng）硝化反應，有機氮和氨氮，在好氧段轉化為（wéi）硝化氮並回流（liú）到缺（quē）氧段，其中的（de）反硝化（huà）細菌利用化和態氮和汙水中的（de）有機碳進行反（fǎn）硝（xiāo）化反應，使（shǐ）化合態氮變成分子態氮，同（tóng）時去除碳和氫的效果。這裏著重介紹生物脫氮原理。


       （1）生物脫氮（dàn）的基本原理：

       傳統的生物（wù）脫氮機理認為：脫（tuō）氮過程一般包括氨化（huà）、硝化和反硝化三個過程。

       ①氨化（ Ammonification）：廢水中的（de）含氮有機物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養型微生（shēng）物氧化分解為氨氮（dàn）的過程。

       ②硝化（ Nitrification）：廢水中的氨氮在硝化菌（好氧自養型微生物）的作（zuò）用下被轉化為NO2二和NO3的過程。

       ③反（fǎn）硝化（ Denitrification）：廢水中的NO2和NO3在缺氧條（tiáo）件下以及反硝化菌（兼性異養型細菌）的作用下被還原（yuán）為N2的過程，其中硝化反（fǎn）應分為兩步進行：亞硝（xiāo）化和硝化。硝化反應過程方程式如下所示：

       ①亞硝化（huà）反應：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

       ②硝化反應：NO2-+0.5O2→NO3-

       ③總的硝（xiāo）化反應：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

       反硝化反應過程分三步進（jìn）行，反應方程式（shì）如下所示（以（yǐ）甲醇為電（diàn）子供（gòng）體為例）：

       *步：3NO3-+CH3OH→3NO2+2H2O+CO2

       第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2

       第三步（bù）：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2

       除了上述脫氮原理外（wài），還有一（yī）種短程反硝化作用可以脫氮（dàn），即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2-N，但在A池NO2同樣被作為受氫體而進行脫氮（上述第二步可（kě）知）；再（zài）者在A池NO2-同樣也（yě）可和NH4+進行脫（tuō）氮，即（jí）短程反硝化的過程可以表示為：NH4++NO2→N2+2H2O。

       （2）A/O脫氮工藝主要特征

       將脫氮（dàn）池設置（zhì）在去碳硝化過程（chéng）的前端，一方麵使脫氮過程能直接利用進水中（zhōng）的（de）有機碳源而可（kě）以省去（qù）外加碳源；另一（yī）方麵，則通過消化池混合液的回流而使其中的（de）NO3-在脫氮池中進行反硝（xiāo）化，且利用了短程硝化-反硝化以及短程硝化厭氧氨氧化等工藝特點。

       因此工藝（yì）內回流比的控製是較（jiào）為重要的，因為如內回流比過低，則將導致脫氮池中BOD5/NO3-過高，從而是反硝化菌無足夠（gòu）的NO3-或NO2-作電子受體（tǐ）而影響反硝化速率；如內回流比過高，則將導致BOD5/NO3-或BOD5/NO3-等過低，同（tóng）樣將因反硝化菌得不到足夠的碳源作電子供體而抑製反硝化菌的（de）生長。

       A/O工藝中因隻有一個汙泥回流係統，因而使好氧（yǎng）異養菌、反硝化菌和硝化菌都處於缺（quē）氧/好氧交替的環境中，這樣構成的（de）一種（zhǒng）混（hún）合菌群係統，可使不同菌（jun1）屬在不（bú）同的條（tiáo）件下充分發揮它（tā）們的優勢。

       將反硝（xiāo）化（huà）過（guò）程前置的另—個優點是可以借助於反硝化過程中產生的堿度來實現對（duì）硝化（huà）過程中對堿度消耗的內部補充（chōng）作用（yòng）。在脫氮反應池（A段）中，進入脫氮池的廢水中的COD、BOD5和氨氮的濃度在反硝化菌的作用下均有所（suǒ）下降（jiàng）（COD和BOD5的下降是由反硝化菌在反硝化（huà）反過程中對碳源的利用所致），而氨氮的下降則是由反（fǎn）硝化菌的微生物細胞（bāo）合成作用以及短程硝化-厭氧氨氧化所致），NO3-N的濃度則因反硝化作用而有大幅度下降；在硝化反應池（O段）中，隨硝化作用（yòng）的（de）迸行，NO3-的濃度（dù）快速上升（shēng），而通（tōng）過內循環大比例（lì）的回流，反硝化段的NO3-N含量通過反硝化菌的作用（yòng）明顯（xiǎn）下降，COD和BOD5則在（zài）異養菌的作用下不（bú）斷下降。氨氮濃度的下降速率並不與NO3-濃度的上升相（xiàng）適應，這主要是由於異養菌對有機物的氨化（huà）而產生的補（bǔ）償作用（yòng）造成的。

       與傳統的生物脫氮工藝相比，A/O係統不必投加外碳源，可充分利用原汙（wū）水中的（de）有（yǒu）機物作碳源進行反硝化，同時達到降低BOD5和脫氮的目的；AO係統中缺氧反硝化段設在（zài）好氧硝化段之前，因而當原水（shuǐ）中堿度（dù）不足時，可利用反硝（xiāo）化過（guò）程中產生的堿度來（lái）補充硝化（huà）過程中對堿度的（de）消耗。此外（wài），AO工藝中隻有一個汙泥回流係統，混合菌群交替處於缺氧和好氧狀態及有（yǒu）機物（wù）濃度高和低的條件，有利（lì）於改（gǎi）善（shàn）汙泥的沉降性能及控（kòng）製汙泥的膨脹。

       （3）硝化反應主要影響因素與控製要求

       ①好氧條件，並保持一定（dìng）的堿度。氧是硝化反應的電子受（shòu）體，硝化池內溶解氧的高（gāo）低，必將影響（xiǎng）硝化反應的進程，溶解氧質量濃（nóng）度一般維持在2~3mg/L，不（bú）得低於1mg/L，當溶解氧質量濃度低於0.5~0.7mg/時，氨（ān）的硝態反（fǎn）應將受到抑製。

       除此之外，硝化菌對pH值的變化十分敏感，為保持適宜pH值，廢水應保持足夠的堿度以調節pH值的變化，對硝化菌的適宜pH值為8.0-8.4。

       ②混合液中有機物含量不宜過高，否則硝化菌難成為優勢菌種。

       ③硝化反應的適（shì）宜溫度是20~35℃。當溫度在5~35℃之（zhī）間由低向高逐漸升高時，硝化反應的速率將隨溫度的（de）升高而加快，而當溫（wēn）度（dù）低至5℃時，硝化反應完全停（tíng）止。對於去碳和（hé）硝化在同一個池子中完成的脫（tuō）氮（dàn）工（gōng）藝而言，溫度對硝化速率的影響（xiǎng）更（gèng）為明顯。當溫度低於15℃時即發現硝化速率迅速（sù）下降。低溫狀（zhuàng）態對硝化細菌有很強的抑製作用，如溫度為12~14℃時，反應器出（chū）水常會出現亞硝酸鹽積累的（de）現象。因此（cǐ），溫度的（de）控製時相（xiàng）當（dāng）重要的，

       ④硝化菌在硝化池內的停留時間，即生物固（gù）體（tǐ）平均停留時間，必須大於*小的世代時間，否則硝化菌會從係統中（zhōng）流失殆盡。

       ⑤有害物質的控製。除重（chóng）金屬外，對（duì）硝化反（fǎn）應產生抑製作用的物質有高濃度NH4+-N、高濃度有機基質（zhì）以及絡合陽離（lí）子等。

       （4）反硝化反應主要影（yǐng）響因素與控製要求

       ①碳（tàn）源（C/N）的控製。生物脫氮的反硝化過程中，需要一定數（shù）量的碳（tàn）源以保證一定的碳（tàn）氮比，而使反硝化反應能順利（lì）地進行。

       碳源的控製包括碳源種類的選（xuǎn）擇、碳源（yuán）需（xū）求量及供給方式等，反硝化（huà）菌（jun1）碳源的供給可用外加碳源的方法（如傳統脫（tuō）氮工藝）、利用原廢水中的有機碳（tàn）（如前置反硝化工（gōng）藝等（děng））的方（fāng）法來實現。

       反硝化的碳源可分為三類：*類為外加（jiā）碳源，如甲醇（chún）、乙醇、葡萄糖、澱（diàn）粉、蛋白質等，但以甲（jiǎ）醇為主（zhǔ）；第二（èr）類為原廢水中的有機碳為細（xì）胞物質，細（xì）菌利用細胞（bāo）成分進行內源反硝化（huà），但反硝化速（sù）率*慢。

       當原廢水中的BOD5與TKN（總凱氏（shì）氨（ān））之比在5~8時（shí），BOD5與TKN之比大於3~5時，可認為碳（tàn）源充足。如需外（wài）加碳源，多采用甲醇，因甲醇被分解後（hòu）產物（wù）為CO2、H2O，不留（liú）任何（hé）難降解的產物。

       ②反硝化反應*適宜的pH值（zhí）為8~8.6，pH值高於8.6或（huò）低於6，反硝化速率將大（dà）幅度下降。

       ③反硝化反應*適宜（yí）的溫度（dù）是20~40℃。低於15℃反硝化（huà）反應速（sù）率降低，為了保持一定的反應速率，在冬季（jì）時采用降低處理負荷、提高生物固體平均停留時間以（yǐ）及水力停留時間等措施。

       ④反硝化菌屬於異養兼性厭氧菌，在無（wú）分子氧但（dàn）存在硝（xiāo）酸和亞硝酸離子（zǐ）的（de）條件下，一方麵，它們能夠利用這（zhè）些離子（zǐ）中的氧進行呼吸，使硝酸（suān）鹽還原；另一（yī）方麵，因為反硝化菌體內的某些酶係統組分隻有在有氧條件下才能合成，所以反硝化菌適宜在厭氧、好氧條件交替下進行，故溶解氧應控製在0.5mg/以下。